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  8月7日,国际学术期刊ThePlantCell在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员刘宏涛团队题为COR27andCOR28areNovelRegulatorsoftheCOP1–HY5RegulatoryHubandPhotomorphogenesisinArabidopsis的研究论文,鉴定了调控光形态建成新因子,揭示了光信号通过COR27和COR28精细调控光形态建成新机制。  此前,研究团队报道蓝光通过调控冷诱导蛋白COR27和COR28的表达量而参与低温响应,平衡植物发育与抗冷,而COR27和COR28介导蓝光与温度调控生物钟周期,通过影响生物钟周期而平衡植物发育与抗冷(Lietal,ThePlantCell 2016)。COR27和COR28蛋白稳定性受蓝光调控,但机制尚不清楚。  研究人员利用酵母双杂交筛选COR27和COR28结合蛋白,获得E3泛素连接酶COP1。COP1是光信号转导中的核心抑制因子,通过调控bZIP类转录因子HY5的蛋白稳定性而负调控光形态建成。幼苗在黑暗中进行暗形态建成,下胚轴伸长,子叶闭合、黄化,产生顶端弯钩,以便于突破土壤而进入光照环境,见光后迅速开始光形态建成,下胚轴伸长受到抑制,子叶张开并转绿以进行光合作用。植物在漫长的进化过程中进化出敏感的信号系统来调节光形态形成,以响应不断变化的光环境。COR27和COR28与COP1发生相互作用,而COP1调控它们在黑暗中的蛋白降解。进一步的研究发现,COR27和COR28促进拟南芥下胚轴伸长,是光形态建成的负调控因子。COR27和COR28通过结合HY5而调控众多光形态建成下游基因表达。COR27和COR28在黑暗中被COP1降解,光信号通过抑制COP1而促进HY5和COR27的积累,同时COR27与HY5直接结合,抑制其转录活性,在黑暗中微调暗形态建成,在光照下调控光形态建成。这些结果表明,COR27和COR28作为COP1-HY5调控中枢的关键调节因子,与HY5共同调节HY5靶基因的转录,以确保黑暗中正常的暗形态建成和光照下的光形态建成。  分子植物卓越中心副研究员李旭和博士研究生刘翠翠为论文共同第一作者,刘宏涛为论文通讯作者。本项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会、科学技术部和中科院等项目资助。  论文链接 COR27与COR28负调控光形态建成的模式图

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  情感麻木是个体经历创伤性事件后常出现的一种异常情绪性反应,也是创伤后应激障碍(Posttraumaticstressdisorder,PTSD)的主要症状之一。情感麻木表现为对具有情绪效价的刺激难以产生相应的情绪反应,根据受限的情绪类型又可进一步区分为正性情绪麻木和负性情绪麻木。  在最初的PTSD诊断标准中,情感麻木症状被描述为“受限的情绪状态”,包括对正性情绪和负性情绪的麻木。在新发布的《精神障碍诊断与统计手册(第五版,DSM-5)》中,对这一症状的描述被修订为“难以体验到正性情绪”,缩小了这一症状的界定范围。但是,这一修订并非基于足够的实证证据。特别是在儿童青少年中,有研究发现创伤后的负性情绪麻木与PTSD可能有更强的关联。  为进一步验证这一症状标准修订的适用性,中国科学院心理研究所心理健康重点实验室王力研究组对14465名儿童青少年地震幸存者中的情感麻木症状进行考察。该研究通过项目反应理论分析和症状学分析分别考察“难以体验到正性情绪”和“难以体验到负性情绪”这两种不同的情感麻木类型。  研究显示,相较负性情绪麻木,正性情绪麻木症状对PTSD整体麻木症状簇水平具有更好的区分度(见图1)。与没有报告情感麻木症状的组别相比,同时报告了两种情感麻木类型的组别具有最高的PTSD诊断率、PTSD症状严重程度和功能损伤情况,其次是只报告了正性情绪麻木的组别。只报告了负性情绪麻木的组别虽然PTSD严重程度和功能损伤最低,但也高于无情感麻木组(见表1)图1PTSD情感麻木症状的项目特征曲线表1不同PTSD情感麻木症状模式的组间比较  该研究在症状水平上对PTSD不同类型的情感麻木症状进行考察,结果显示不管是何种类型的情感麻木,均会对儿童青少年的PTSD症状和功能有影响,因此在研究和临床实践中都值得继续关注。同时,该结果也为未来PTSD诊断标准中对该症状的界定提供了实证证据。  研究工作受到国家自然科学基金项目、国家社会科学基金重大项目、中科院对外合作重点项目、中科院重点部署项目,以及教育部人文社会科学重点研究基地重大项目等的支持。相关研究成果在线发表在国际儿童和青少年心理病理研究协会(InternationalSocietyforResearchinChildandAdolescentPsychopathology)官方期刊JournalofAbnormalChildPsychology上。  论文链接 

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  淡水资源短缺问题日益严峻,传统淡水制备因能源供应需求量大、设备庞大复杂等问题难以普及。地球大气中存在着水汽资源(约50000km3),通过材料在空气中吸湿,在太阳能作用下实施光热蒸发,进而实现空气集水的技术正在兴起。  铁兰属植物(TillandsiaSpecies)是一类附生植物,其生存不依靠根茎从土壤中吸收水分,叶片直接从空气中吸收水分即能存活。在叶片内部渗透压的作用下,被吸附的水分可从最外组织到内部网络定向运输,最终储存在叶片内部组织系统内,实现连续、快速的水分吸收(图1)。  受此启发,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员陈涛、副研究员肖鹏提出一种吸湿型光热有机凝胶(POG)来实现太阳能驱动的光热空气制水。聚甲基丙烯酸钠/丙烯酰胺的亲水性共聚高分子水凝胶网络可以将吸湿性的有机溶剂(甘油)容纳其中。类似于铁兰植物,POG内吸湿性的甘油介质在渗透压的作用下赋予其内部快速的水扩散,通过聚合物链溶胀的形式将水储存在其内部,实现POG连续、快速、高容量的吸湿性能。实验证明和理论分析,聚合物网络上亲水性的官能团也能协同增强POG的吸湿行为。在90%的相对湿度下,该POG在12小时内最终展现出6.12kg/m2的吸湿性能和16.01kg/m2的超高平衡水分吸附(图2-3)。此外,互穿的光热高分子网络聚吡咯-多巴胺(P-Py-DA)赋予POG优秀的光热性能,可以实现可控的太阳能驱动的界面水分释放,以获取被吸附的水分(图4a-b)。户外实验结果表明,该POG在实际的室外实验中淡水日产量达到2.43kg/m2,收集到的淡水中的离子浓度的含量符合WHO和EPA的饮用水标准(图4c-g)。该研究为太阳能光热空气集水提供一种新的材料体系,有机凝胶的聚合物骨架和吸湿介质的选择具有高度可设计性,后期可通过设计进一步提高其空气制水性能。  相关研究成果以Tillandsia-inspiredHygroscopicPhotothermalOrganogelsforEfficientAtmosphericWaterHarvesting为题,发表在Angew.Chem.Int.Ed.(DOI:10.1002/anie.202007885)上。该研究得到国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目、博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金及王宽诚国际交叉团队的资助。图1.POG仿生策略的设计图2.POG的吸湿性能表征图3.POG的吸湿机理探究图4.a-b)POG的光热蒸发性能;c-g)基于POG获得纯净水的户外实验

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  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室提出一种基于稀土离子Tb3+掺杂磷酸盐作为绿光激光材料的新方案,相关研究成果发表在《美国陶瓷协会》(JournaloftheAmericanCeramicSociety)上。  稀土离子Tb3+掺杂材料的可见光发光,在显示技术、可见光通信和激光医疗领域具有应用潜力。氟化物玻璃因其低声子分布而被广泛用作增益光纤的主体材料。然而,化学和机械性能差、制造困难以及昂贵的成本限制其发展,寻找新的玻璃基质材料是科研人员的研究方向和重点。  研究团队提出一种Dy3+离子敏化的Tb3+掺杂磷酸盐玻璃实现高发光效率、强化学和机械性能、制备工艺成熟的激光基质材料新方案。采用成熟工艺,制备出光学性能好、物理化学性质稳定的稀土掺杂磷酸盐玻璃,为制备光纤奠定基础;同时,利用Dy3+离子敏化Tb3+离子,克服Tb3+在蓝光波段吸收弱的缺点,增强其可见光发光效率。实验发现,在磷酸盐玻璃中,Tb3+离子的光学J-O参数Ω2和Ω4/Ω6可分别达到21.60×10–20cm2和0.73。浓度为0.5mol%的Dy3+离子敏化Tb3+离子,泵浦光425nm的能量转移效率高达55%,541nm的发光强度增强高达4倍。实验中测得绿光的寿命达2.86ms。  研究工作得到国家科技部重点研发项目、国际科技合作重点项目、上海市科学技术委员会、国家自然科学基金、国家自然科学基金国际(地区)合作交流项目、中科院国际人才计划的支持。  论文链接  激光器450nm照射下的磷酸盐玻璃

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  浒苔绿潮在我国黄海已连续暴发多年,成为严重海洋生态灾害。科学家通过系统研究,对黄海绿潮的暴发起因和规律已有较充分的了解,在绿潮防控措施研究方面也取得较大成效。然而,对绿潮消亡后的遗留效应这一重要生态环境问题缺乏深入了解。  绿潮暴发时浒苔藻体吸收大量二氧化碳和营养盐而快速繁殖,最旺盛时期藻体分布面积高达5.7万多平方公里。当绿潮消亡时,上百万吨浒苔来不及打捞而下沉至海底。这些下沉的藻体将在微生物和其它生物、物理、化学等因素作用下发生降解,并对近海生态环境产生影响。如短期内引起近海微生物丰度的迅速升高,并出现海水低氧、酸化等现象发生(Zhangetal.,2019),但对长期时间尺度上绿潮的遗留效应仍不清楚。  中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员张永雨带领的海洋碳汇与能源微生物研究组,与中国石油大学、厦门大学等高校合作,开展长达520天的浒苔降解实验,系统阐述了绿潮消亡后可能对近海DOC碳库及微生物群落的长期遗留效应,并解析了浒苔藻体有机碳的归宿问题。相关研究成果发表在WaterResearch(Chenetal.,2020)上。  研究发现,浒苔藻体降解是个长期过程,期间DOC的释放和微生物群落呈现阶段性变化特征。DOC快速释放主要发生在第1周内,海水也伴随出现缺氧和酸化特征。之后近1年半时间内,微生物驱动DOC从容易被降解的活性碳向极其稳定的惰性碳的逐渐转变,最终形成可在海水中长久储存的惰性溶解有机碳(RDOC)。浒苔降解过程中微生物群落不断演替,群落代谢特征从最初以多糖降解功能为主,逐渐转变为以芳香族或烷烃类物质降解功能为主。  该研究表明浒苔绿潮的遗留效应可长期存在,约1.6%的浒苔藻体有机碳在微生物作用下能被转化为RDOC而长期封存于海水,暗示连年暴发的浒苔绿潮对近海RDOC库具有潜在的累积效应。研究工作受到国家重点研发专项、国家自然科学基金、中科院海洋大科学中心重点部署项目等的资助。  论文链接:1、2 浒苔绿潮场景及藻体长期降解过程中溶解有机碳和细菌丰度的动态变化

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  餐厨垃圾是城市易腐有机固废的重要组成部分,具有有机质含量高、营养物质丰富等特点,有着极大的资源利用价值。近年来,对餐厨垃圾通过生物转化过程进行减量化、无害化、资源化处理的研究引起国内外学者广泛关注,然而,少有研究关注食物组成对餐厨垃圾生物转化过程的影响。不同组份组成的餐厨垃圾在生物转化过程各有其不同特点,如高油、高脂和高盐的餐厨垃圾严重影响微生物群落的组成,而素食食物产生的垃圾则含有大量纤维素和半纤维素,在堆肥和发酵过程中难以被完全降解。因此,在设计餐厨垃圾处理方法时,有必要考虑食物组成对其生物转化效率的影响。  中国科学院城市环境研究所研究人员以配方饮食、高油高盐、高油高糖、高素饮食四种饮食习惯下产生的餐厨垃圾为研究对象,通过研究不同饮食习惯下餐厨垃圾的好氧发酵特征、水解酶活性以及微生物群落结构变化,分析了食物组成与餐厨垃圾好氧发酵效率的关系,揭示了不同饮食习惯下餐厨垃圾的生化降解机制,为餐厨垃圾处理提供了有力的科学依据。  相关研究成果以Changesinaerobicfermentationandmicrobialcommunitystructureinfoodwastederivedfromdifferentdietaryregimes为题发表在国际期刊BioresourceTechnology上。城市环境所硕士研究生李衍增为论文第一作者,研究员张胜华为论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划课题(2018YFC1901000)的资助。  论文链接 分餐厨垃圾好氧发酵特征图

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